UV光解技术在采油（气）田脱水废气处理中的应用
1 项目概况
我国的采油（气）田一般分布在北部地区，属于露 天作业，昼夜温差大，冬夏最大温差可高达60℃以上。 采用TEG脱水工艺[1]脱除天然气中的水分，工艺中的脱 水装置排放的尾气具有刺激性恶臭异味，严重影响了厂 区工作人员和周边居民的生产、生活和身体健康，对环 境造成了较大影响。脱水过程中产生的废气成分复杂[2]， 其中含有VOCs（总烃）、硫化氢、甲烷、一氧化氮、一 氧化碳、二氧化硫、二氧化碳、水蒸气、TEG溶液及其 他成分。废气具有温度高、含水率高、含氧量低、排放 时间短暂、排放峰值高等特点。厂区对防爆的要求也极 高。近年来，从防爆、防水、防冻等限值条件，到废气 成分的复杂性及投资运行成本等各方面考虑，该废气的 处理办法可以通过UV光解的技术，在一个很温和的环境 下将废气分解成呈离子状态的原子、自由基混合气体， 再通过臭氧将其氧化成简单的小分子化合物[3]，达到分 解净化的目的，简单、实用、高效。
2 基础资料
废气源：陕西某采油气田TEG脱水装置排放的废气。
2.1 气候条件
1）年平均气温7.8℃，最高35.9℃，年最低 -30℃。除臭 设备试运行期间正值冬季，日气温在-21℃至12℃之间。2） 当地大气压86.7kPa。3）降雨量，年平均417.7mm，最大日降 63.6mm，年平均蒸发量1809mm。4）年均风速3.2m/s，最 大风速24m/s。5）年沙尘暴日数最高30d。
2.2 废气情况
1）温度：99℃；2）流量：在正常生产下脱水废气 排气量为30~100m3/h，其中水蒸气量约为50m3/h，天然 气量为5~25m3/h，硫化氢含量为1.6~20mg/m3。
2.3 净化要求
1）为杜绝安全隐患，要求废气除臭成套设备必 须符合国家“防火、防爆、防水”的三防相关标准；
2）去除集气站脱水尾气散发的恶臭气味，对臭气收 集净化处理后排放，达到国家相关排放标准，改善厂区环境。排放标准执行《大气污染物综合排放标准》 （GB16297-1996） 二级标准和《恶臭污染物排放标 准》（GB14554-93）二级厂界标准，以及排放烟囱为 15m时的标准排放限值。
3 UV光解净化技术原理[4-5]
（1）利用特定的高能高臭氧UV紫外线光束照射恶 臭气体，裂解恶臭气体如：氨、三甲胺、硫化氢、甲 硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙 烯、VOCs、苯、甲苯、二甲苯等的分子链结构，使有 机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束 照射下，降解转变成原子、自由基等。
（2）利用高臭氧高能UV紫外线光束分解空气中的 氧分子产生游离氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以 需与氧分子结合，进而产生臭氧。
UV＋O2→O-+O＊（游离氧） O+O2→O3（臭氧）
由于臭氧对有机物具有极强的氧化作用，因而其对 恶臭气体及其它刺激性异味有立竿见影的消除效果。
（3）恶臭气体利用排风设备输入到本净化设备后， 净化设备运用高能UV紫外线光束及臭氧对恶臭气体进 行协同分解、氧化反应，将恶臭气体物质降解转化成低 分子化合物，如水和二氧化碳等，达到废气净化、脱臭 的目的。
4 工艺流程
将采油（气）田的TEG脱水装置的废气排放管末 端，用一个带有开口的集气罩套住（开口用于补充新 风），并用收集管引至UV高效光解净化设备的进气口； 净化设备的前端设有脱水装置，将大量的水气凝结并排 出；然后将废气引入UV光解反应室，在UV高效光解净 化设备出风口处连接风机，反应后的净化气体由风机出 口接至排气管排出。如下图所示。
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5 数据与分析
该UV高效光解净化设备于2011年1—2月期间试 运行，并于2月下旬得出实验检测分析报告，数据见 表1。
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由表1中数据得出，主要的废气成分硫化氢和总烃大 幅度减少，其中总烃的净化率为76.58%～76.95%，硫化 氢的净化率高达99.35%。
6 技术特点与扩展应用
适用于采油（气）田TEG脱水工艺产生的废气深 度净化、脱臭的UV高效光解净化设备，其技术特点在 于：通过低压水银放电管发射出高能UV光子，裂解切 断废气分子的化学键，使其转化呈离子状态、自由基 气态混合物；再利用裂解产生的臭氧对其进行强氧化 反应，使其生成、转变成简单的、稳定的小分子化合 物，如CO2、H2O等；再通过排风管道排出，达到废气 净化、脱臭的目的。该专利技术[6]的UV光子能量可达 800kJ/mol，波长小于180nm。
采油（气）田TEG脱水工艺产生的废气中，绝大多 数废气成分的化学键能均低于800kJ/mol，例如，硫化 氢的S-H键键能为339kJ/mol，故硫化氢能达到很好的处 理效果。VOCs的成分复杂，不排除部分化合物的化学 键能高于800kJ/mol，如C≡C键键能为837kJ/mol，故不 能裂解。
参照常见化学键的键能[7 ]数据表（见表2），可以知 道哪些化学键可以被高能UV光子切断，并可得知哪些废 气物质是能被裂解、净化的。
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由此可见，只要化合物的化学键能低于800kJ/mol， 该UV光解专利技术都能将其裂解，形成简单的、稳定 的小分子化合物。所以该技术能广泛应用于有废气产生 的行业，只需要废气成分的化学键键能低于UV光子能 量，如硫化氢、氨、二硫化碳、胺类、硫醇类、硫醚 类、烃类、苯及苯系物等，能广泛应用于采油（气） 田、污水处理厂、垃圾处理场、炼油厂、塑料厂、橡胶 厂、化工厂、垃圾堆肥/焚烧厂、垃圾站、制药厂、皮革 厂、造纸厂、喷涂厂、印刷厂、冶炼厂、食品加工厂、 饲料加工厂等。
7 结论
采用UV光解净化技术，净化采油（气）田TEG脱 水工艺产生的废气，克服了防爆、防水、防冻等限制条 件，投入及运营成本相对较低。该技术并能在其他行业 的废气处理中得到广泛的应用，其表现在：
（1）硫化氢净化率在99%以上；
（2）只要废气中化合物的化学键能低于800 kJ/mol， 都能得到有效裂解，生成简单的、稳定的小分子化合 物，如CO2、H2O等；
（3）能分解诸如硫化氢、氨、二硫化碳、胺类、硫 醇类、硫醚类、烃类、苯及苯系物等；
（4）能广泛应用采油（气）田、污水处理厂等。
综上，UV光解净化技术在处理某些特定的环境和特 殊工艺要求时，能有很好的效果，能分解绝大多数的废 气，是其他技术无法替代的。
参考文献：
[1] 邬霁，韩雷.高含硫天然气脱水新工艺探讨[J].内蒙古石油化工，2009 （17）．
[2] 项波，彭磊，边云燕.高含硫天然气脱水工艺技术研讨[ J ] .天然气与石 油，2006，24（2）．
[3] 深圳市天浩洋环保科技有限公司.恶臭气体及工业烟气光解净化处理方法和设 备[P].中国发明专利，200710075448.X, 2011-4-27．
[4] 谢锄，郭信圭.高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备[P].中国实用新型专 利，200920206306.7，2010-11-17．
[5] 谢锄. 烟气及工业化合物气体光解净化设备[ P ] . 中国实用新型专利， 200720118416.9, 2008-01-30.
[6] 深圳市天浩洋环保科技有限公司.油田高浓度恶臭废气UV光解净化设备[P]． 中国实用新型专利申请号，201120124294.0.2011-4-26.
[7] 李梦龙.化学数据速查手册[K].北京：化学工业出版社，2004．
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